(57)【要約】【課題】拡散反射させる層を省略して製造効率を向上させ、設備費の節減により安価で品質の高い面光源装置を提供する。【解決手段】導光板と前記導光板の光の入射部として相対する２面の光の入射部を有し、前記入射部のそれぞれに向けて入射する光源と前記導光板の出射面と相対する面に反射板を備え、前記導光板の出射面側に散乱出射光強度の角度特性を調整するシート状物が配置され、前記導光板の厚みをＴとし、一方の入射面から相対する入射面の方向における距離をＸとした場合に、Ｘ／Ｔ＝５の位置の輝度比率α１が０≦α１≦０．０５であり、α１とＸ／Ｔ＝１０の位置の輝度比率α２との関係がα１＜α２であることを特徴とする前記導光板を用いた面光源装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する２つの光の入射面を有する導光板の厚みＴと、前記相対する２つの光の入射面の間の距離Ｌとの関係が２０≦Ｌ／Ｔ≦３００である導光板、前記入射面のそれぞれに対向する光源、前記導光板の光の出射面と相対する面に配置した反射板、及び前記導光板の出射面側に配置した散乱出射光強度の角度特性を調整するシート状物とを有し、前記導光板の一方の入射面から相対する入射面の方向における距離をＸとした場合に、前記導光板の入射面の片側のみに光源を設置した時の
Ｘ／Ｔ＝５の位置の輝度比率α1が０≦α1≦０．０５であり、
α1とＸ／Ｔ＝１０の位置の輝度比率α2との関係がα1＜α2である
面光源装置。
【請求項２】
相対する２つの光の入射面の間の距離Ｌが１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下である、請求項１に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等に用いる面光源装置の方式としては、光源を導光板のエッジ部に取り付けるエッジライト方式と、光源を拡散板の直下に配置し、拡散板により光を拡散させる直下型方式があり、比較的画面サイズの小さい液晶表示装置ではエッジライト方式を採用することが主流となっている。
【０００３】
エッジライト方式では、導光板のエッジ部に取り付けられた光源より発せられた光が導光板のエッジ部より入射し、導光板表面に対して臨界角以上で進む一部の光が導光板の外に出射する。エッジ部より入射した臨界角以下の角度で進むほとんどの光は、表面で反射を繰り返し、導光板内部を進んで行く。液晶表示装置の画面端部に比べて画面中央部を注視することが多いことより、画面中央部の輝度を画面端部の輝度と同等若しくはそれより高くする必要がある。
【０００４】
しかしながら、導光板エッジ部近傍で出射する光の量が多く、導光板内部を進むに従って導光板の外に出射する光の量が減るため、画面端部より画面中央部の輝度が低くなる問題がある。その解決手段として、導光板の表面に部分的に拡散反射の割合を変えた層を構成させ、輝度を所望の分布にコントロールすることが一般的となっている。この拡散反射させる層の構成としては、導光板表面へのドットパターンの印刷や、微小な表面凹凸形状の付与、レンズ状物の貼り合わせ等が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、拡散反射させる層を形成するにあたり、導光板表面へドットパターンを印刷するとスクリーンメッシュの詰まりによりドットの欠けが発生し、歩留まり低下を引き起こす。その解決方法が特許文献１に提案されているものの、この方法は異物の付着や噛み込み等による欠陥には有効ではない。また、微小な表面凹凸形状の付与、レンズ状物の貼り合わせ等でも、同じく異物の付着等が生じ、歩留まりが低くなり、歩留まりを向上させるためには清浄な環境を整える設備が必要であり、多額の設備費用が必要となっている。
【特許文献１】特開２００３−３４４６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の如き従来技術の問題点を解消するため、拡散反射させる層を省略して製造効率を向上させ、設備費の節減により安価で品質の高い面光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、歩留まりを下げ、また多額の設備費がかかる拡散反射させる層の形成を行うことなく、面光源装置の全画面の輝度の均一化を図ることのできる面光源装置を見出したものである。
よって、本発明は、下記の面光源装置を提供する。
（１）相対する２つの光の入射面を有する導光板の厚みＴと、前記相対する２つの光の入射面の間の距離Ｌとの関係が２０≦Ｌ／Ｔ≦３００である導光板、前記入射面のそれぞれに対向する光源、前記導光板の光の出射面と相対する面に配置した反射板、及び前記導光板の出射面側に配置した散乱出射光強度の角度特性を調整するシート状物とを有し、前記導光板の一方の入射面から相対する入射面の方向における距離をＸとした場合に、前記導光板の入射面の片側のみに光源を設置した時の
Ｘ／Ｔ＝５の位置の輝度比率α1が０≦α1≦０．０５であり、
α1とＸ／Ｔ＝１０の位置の輝度比率α2との関係がα1＜α2である
面光源装置。
【０００８】
（２）相対する２つの光の入射面の間の距離Ｌが１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下である、上記（１）に記載の面光源装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い品質の面光源装置を効率よくかつ安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の好ましい態様について具体的に説明するが、本発明はこれらの態様のみに限定されるものではない。
【００１１】
本発明で規定する輝度比率は、以下の方法で測定し、算出した値である。
（輝度の測定および輝度比率の算出方法）
図１および図２にそれぞれ示すように、導光板１１、１２の一面をランプリフレクター５１、５２で覆われた光源２１、２２を近接した光の入射面とし、光の出射面と相対する面に反射板３を備え、出射面側に散乱出射光強度の角度特性を調整するシート状物である拡散フィルム６およびプリズムシート７、７’を配置した。導光板サイズとしては、後述するように導光板の厚みをＴ、相対する２つの光の入射面の間の距離をＬとした場合、２０≦Ｌ／Ｔ≦３００の関係を満たすものであればよい。入射面長さが３０５ｍｍ、入射面から相対する面までの長さが２３０ｍｍである導光板を用いた時の測定例について、以下に具体的に示す。導光板の面の中央から法線方向に５７０ｍｍ離した位置に輝度計（コニカミノルタ製ＣＡ１５００Ｗ）を設置した。光源２１、２２を点灯したままで２０分間放置し、光源の発光が安定してから導光板の出射面の輝度を測定した。
【００１２】
輝度測定領域はそれぞれ４端面から１０ｍｍを除いた内側の２８５ｍｍ×２１０ｍｍとした。導光板長辺の中央部における幅１４．２５ｍｍと、導光板短辺２１０ｍｍとで囲まれる領域を導光板短辺方向に２０等分して、一方の光源に近い位置から位置１、位置２、位置３・・・と順に番号を付与し、光源から最も遠い位置に位置２０なる番号を付与した。２０等分した幅１４．２５ｍｍ、長さ１０．５ｍｍの２０箇所における輝度を測定し、それぞれの平均輝度とした。得られた輝度データより以下の式（１）に従って輝度比率αを算出した。
αx＝（Ｐx−Ｐ(x+1)）／Ｐx  ・・・・式（１）
（ｘは、１≦ｘ≦１９を満たす整数）
αx：位置ｘでの輝度比率
Ｐx：位置ｘでの輝度
Ｐ(x+1)：位置ｘ＋１での輝度
なお、上記の例では、導光板長辺の中央部における幅を１４．２５ｍｍと規定し、また導光板短辺方向に２０等分してそれぞれ２０箇所の輝度を測定しているが、これらに限定されるものではない。等分する数は測定値の精度の観点から５等分以上とするのが好ましい。
【００１３】
本発明の面光源装置は、前述したように、導光板の厚みをＴとし、一方の入射面から相対する入射面の方向における距離をＸとした場合に、Ｘ／Ｔ＝５の位置の輝度比率α1が０≦α1≦０．０５であり、α1とＸ／Ｔ＝１０の位置のα2との関係がα1＜α2であることを特徴とする導光板を用いた面光源装置である。
例えば、板厚８ｍｍでのα1の算出では、Ｘ／Ｔ＝５の位置である位置４と、位置５との輝度値を式（１）に代入する。α2では、Ｘ／Ｔ＝１０の位置である位置７と、位置８の輝度値を式（１）に代入し算出する。
【００１４】
（導光板）
導光板を構成する素材の例としては、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、非晶性ポリエステル樹脂等が挙げられる。好ましくはメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂であり、さらに好ましくはメタクリル樹脂である。
【００１５】
α1を０≦α1≦０．０５とする方法として、シート中に前記素材のマトリックス樹脂と屈折率の異なる光散乱物質を添加することが挙げられる。光散乱物質の形状は、真球状、球状、鱗片状、不定形状等であってよく、特に限定されるものではない。光散乱物質としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機系微粒子や、シリコーンビーズ、ＰＭＭＡビーズ、ＭＳビーズ、スチレンビーズ等の有機系微粒子が挙げられる。これらの光散乱物質の平均粒径は、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。光散乱物質の平均粒子径が０．１μｍ以上であれば、光散乱の波長依存性が小さくなる。また、５０μｍ以下であれば、散乱光によるギラツキおよび輝度ムラが発生することが抑制される。
【００１６】
またα1の値は、マトリックス樹脂と屈折率差が小さい光散乱物質では添加量を多くし、マトリックス樹脂と屈折率差が大きい光散乱物質では添加量を少なくすることでコントロールすることができる。
α1が０．０５を超える、若しくは０未満の場合には、光源から導光板内部に入射した光が導光して行くと急激に輝度が低下し、画面中央部の輝度を画面端部の輝度と同等若しくはそれより高くすることができなくなる。α1がα2と同等若しくはそれより大きくなると、やはり画面中央部の輝度を画面端部の輝度と同等若しくはそれより高くすることができなくなる。
【００１７】
導光板の成形方法は、特に限定されることはなく、公知の方法を用いることができる。例えば、マトリックス樹脂となる透明樹脂の原料単量体あるいはその一部重合体を含むシラップに光散乱物質を分散させた後キャスト重合してシート成形体を得、その後所定のサイズに切断し、切断面を研磨して得る方法や、光散乱物質とマトリックス樹脂とからなる樹脂組成物をシート押出成形機あるいはプレス成形機によりシート成形体を得、その後所定のサイズに切断し、切断面を研磨して得る方法等が挙げられる。その際には樹脂と型との剥離性を向上させるための剥離剤や、紫外線による劣化を遅れさせる紫外線吸収剤等の公知の添加剤を添加することができる。
【００１８】
導光板の形状としては、板厚が一定の平板型や、光源から離れるに従って板厚が薄くなる楔形状があるが、平板型が好ましい。導光板の厚みをＴ、相対する入射面の間の距離をＬとした場合、２０≦Ｌ／Ｔ≦３００の関係を満たすものである。Ｌ／Ｔが２０未満であると、面光源装置とした場合、光の入射面に比べ出射面が相対的に小さくなり実用的でない。Ｌ／Ｔが３００以上であると、充分な輝度が得られない。導光板の厚みＴとしては１〜１５ｍｍが好ましく、１．５〜１２ｍｍがより好ましい。出射面の大きさとしては、相対する２つの入射面の間の距離Ｌが１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であるものが好ましい。５０ｍｍ以上であると製造コストの観点から有利である。３００ｍｍ以下であると画面中央部まで届く光量が確保でき、画面中央部の輝度を画面端部の輝度と同等若しくはそれより高くすることが容易となる傾向にある。出射面および出射面と相対する面は平面でもよいし、光散乱性を持たせるために粗面化させてもよく、また柱状三角プリズムが並列状態で連続的に形成されていてもよい。
光源からの光の入射面としては相対する２面である。１面のみの入射面では、光源と逆の端部までの距離が長くなり届く光の量が不足し画面端部と画面中央部の輝度を同等若しくは高くすることができない。
【００１９】
（シート状物）
導光板の出射面側には、散乱出射光強度の角度特性を調整するためのシート状物が配置され、例えば拡散フィルムおよび該拡散フィルムの出射側にプリズムシートが配置される。拡散フィルムは、アクリルビーズあるいはシリコーンビーズをバインダとともに塗布したタイプであってよく、光の拡散機能と偏光機能を併せ持つ。また、プリズムシートは、表面に多数の柱状三角プリズムが並列状態で連続的に形成された透明シートである。このプリズムシートは、プリズムの尾根が導光板の入射面に対して平行方向になる向きで１枚配置することができ、さらに尾根が直交する向きで２枚配置することもできる。好ましくは、導光板の出射面上に拡散フィルムを配置し、拡散フィルムの面上にプリズムの尾根が導光板の入射面に対して直交方向になる向きでプリズムシートを１枚配置し、その面上に前記プリズムシートのプリズムの尾根に対し、尾根が平行する向きでプリズムシートをもう１枚配置することである。
【００２０】
シート状物、例えば拡散フィルムおよびプリズムシートを配置しないと、画面中央部の輝度を画面端部の輝度と同等若しくはそれより高くすることができない。シート状物として拡散フィルムおよびプリズムシートを使用する場合、拡散フィルム１枚のみの配置では画面中央部の輝度を画面端部の輝度と同等若しくはそれより高くすることが難しく好ましくない。
【００２１】
（光源）
光源としては、冷陰極管等の線状光源を相対する２つの入射面に配置する。この場合、入射面１面に対して１本ないしは複数本配置することができる。線状光源の他には、ＬＥＤ等の点状光源を複数配置して使用することもできる。
（反射板）
導光板の出射面と相対する面側には反射板を配置する。反射板は出射面と相対する面より出た光を導光板側に反射することで光の利用効率を高める。反射板としては、特に制限はないが、例えば白色反射シート等が使用できる。
以上のようにして構成された面光源装置においては、歩留まりが低下し、さらに多額の設備費がかかる拡散反射させる層を付与することなく、面光源装置の全画面の輝度の均一化を図ることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
実施例１〜７および比較例１〜６
（導光板の作成）
メタクリル酸メチルの一部重合体を２０質量％含むメタクリル酸メチルシラップに、表１に示す添加濃度で光散乱物質を分散させた。次いで、前記シラップ１００質量部に対して重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．０３質量部を添加し、さらに紫外線吸収剤として２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール０．００５質量部を添加し、３０分間攪拌して重合性原料シラップを作成した。縦４００ｍｍ、横５００ｍｍ、厚さ６ｍｍの２枚の強化ガラス板を、その周辺にポリ塩化ビニル製の無端チューブを介して配置した鋳型の中に前記重合性原料シラップを注入し、種々の板厚になるように所定の間隔に調整後、７０℃の温水中に浸漬して２時間重合させ、次いで１３０℃の空気浴にて１時間重合させた。得られた３５０ｍｍ×４００ｍｍの寸法の、種々の厚みのアクリル板を３０５ｍｍ×２３０ｍｍの大きさにパネルソー（ＳＨＩＮＸ製商品名ＳＺＩＶＧ−４０００）で切断し、周辺の４つの側面を研削研磨機（メガロテクニカ製商品名プラビューティー）にて鏡面研磨加工をして導光板を得た。
【００２３】
（輝度比率の算出）
導光板の２３０ｍｍ辺の両端面にのみ、粘着剤付きリフレクターフィルム（ツジデン製ＳＵ−１１９（Ｗ））を貼り付けた。
導光板の下面（出射面と相対する面側）に白色反射シート（ツジデン製ＲＦ１８８）を配置し、出射面側には拡散フィルム（ツジデン製Ｄ１２２）を配置し、その上にプリズムシート（住友スリーエム製ＢＥＦII）２枚をいずれのプリズムシートもプリズムレンズ形成面が導光板と反対側となり、２枚のプリズムレンズ列（尾根）が互いに直行するように配置した。なお、拡散フィルムのすぐ上のプリズムシートのプリズムレンズ列が導光板の入射面に対して直交するように配置した。
【００２４】
以下に述べる実施例および比較例の面光源装置においては、光源２個を使用するが、輝度比率を算出するため、まず光源１個として輝度を測定した。
実施例１〜６および比較例１〜５では、光源１個として直径３ｍｍ、長さ４１９ｍｍの冷陰極管（ハリソン東芝製冷陰極型蛍光ランプ）１本を、導光板の一方の入射面の板厚方向の中央位置に、導光板の入射面との距離を１ｍｍ離して設置した。なお、冷陰極管には、インバータ（ハリソン東芝製ＨＩＵ−７６６  ５２Ｋ）を使用し、ランプリフレクターとしてリフレクターシート（麗光製ルイルミラー１５０Ｗ０５）にて冷陰極管を覆うように「コ」の字に成形して配置し、面光源装置を作製した。リフレクターシートと導光板の重なり合う長さとしては０．５ｍｍとした。
冷陰極管には、電圧１２Ｖ、管電流７ｍＡを通電し、約２０分間安定するまで放置し、導光板の出射面の輝度を測定した。
【００２５】
実施例７および比較例６では、光源１個として赤色の単色光を発する赤色ＬＥＤと、緑色の単色光を発する緑色ＬＥＤと、青色の単色光を発する青色ＬＥＤとからなるＬＥＤ光源を用いた。
ＬＥＤ光源は、Ｌｕｍｉｌｅｄｓ社のサイドエミッタータイプＬＵＸＥＯＮ−ＬＸＨＬ−ＤＨ０１（赤色ＬＥＤ、以下「Ｒ」と略記する。）、ＤＲ０１（青色ＬＥＤ（ロイヤルブルー）、以下「Ｂ」と略記する。）、ＤＭ０１（緑色ＬＥＤ、以下「Ｇ」と略記する。）を９．５ｍｍピッチでＧＲＢＧの順番に３２個（Ｒ８個、Ｇ１６個、Ｂ８個）を１列に配置（ＬＥＤ両端距離３００ｍｍ）してＬＥＤ光源列とした。
導光板の３０５ｍｍ辺の一方の端面にＬＥＤ光源列を約１ｍｍ離して配置し、片側１灯の面光源装置を作製した。
また、ＬＥＤ光源を覆うようにＬ字型樹脂製リフレクターを配置した。なお、リフレクター内面には、リフレクターシート（麗光製ルイルミラー１５０Ｗ０５）を両面テープで貼り合わせた。
【００２６】
各ＬＥＤにおいて、Ｒに２６Ｖ、Ｇに６０Ｖ、Ｂに２６Ｖの電圧をかけ、それぞれに３５０ｍＡの電流を流して、約２０分間安定するまで放置し、導光板の出射面の輝度を測定した。
この面光源装置を用い、前記（輝度の測定および輝度比率の算出方法）に基づきα1およびα2を算出した。
得られた結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2007299677.tif 000002
【００２８】
（面光源装置の輝度分布の測定）
次に実施例１〜６および比較例１〜５では、導光板３０５ｍｍ辺の両端面に光源２個として直径３ｍｍ、長さ４１９ｍｍの冷陰極管（ハリソン東芝製冷陰極型蛍光ランプ）を、１ｍｍ離して、それぞれの両端面に１本ずつ配置し、ランプリフレクターとしてリフレクタ−シート（麗光製ルイルミラー１５０Ｗ０５）を冷陰極管を覆うように「コ」の字に成形して配置した以外は、輝度比率の測定に関して前述したのと同様の面光源装置とした。
【００２９】
実施例７および比較例６では、同じく光源２個として導光板３０５ｍｍ辺の両端面にＬＥＤ光源列を１ｍｍ離して、それぞれ１列ずつ配置し、両側２灯の面光源装置としＬＥＤ光源を覆うようにＬ字型樹脂製リフレクターを配置し、リフレクター内面にリフレクターシート（麗光製ルイルミラー１５０Ｗ０５）を両面テープで貼り合わせた以外は、輝度比率の測定に関して前述したのと同様の面光源装置とした。
実施例１〜７および比較例１〜６においては、光源を導光板の両側２灯で点灯させた以外は、輝度比率の測定に関して前述したのと同様の方法で位置１〜位置２０までの輝度を測定した。
結果を図３〜図６に示した。
【００３０】
実施例１〜７では、輝度が画面中央部である位置１０および１１が画面端部である位置１および２０より高くなっている。比較例１〜６では、位置１０および１１の輝度の方が低くなっており、面光源装置としては適していない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上に述べたように、本発明は、高い品質の面光源装置を、効率よく安価に提供することができるので、産業上有利に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】冷陰極管光源１個を用いた面光源装置の模式図。
【図２】ＬＥＤ光源１個を用いた面光源装置の模式図。
【図３】実施例１〜６における輝度分布を示すグラフ。
【図４】実施例７における輝度分布を示すグラフ。
【図５】比較例１〜５における輝度分布を示すグラフ。
【図６】比較例６における輝度分布を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３３】
１１、１２    導光板
２１    冷陰極管
２２    ＬＥＤ
３    反射板
５１、５２    ランプリフレクター
６    拡散フィルム
７、７’    プリズムシート
８    放熱板
【図１】
2007299677.tif 000003
【図２】
2007299677.tif 000004
【図３】
2007299677.tif 000005
【図４】
2007299677.tif 000006
【図５】
2007299677.tif 000007
【図６】
2007299677.tif 000008